实验16 用双缝干涉测量光的波长(原卷版)
9页1、实验十六 用双缝干涉测量光的波长(原卷版)1.实验原理如图1所示,两缝之间的距离为d,每个狭缝都很窄,宽度可以忽略.两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0,双缝到屏的距离OP0l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距:x.若已知双缝间距,再测出双缝到屏的距离l和条纹间距x,就可以求得光波的波长.2.实验器材双缝干涉仪,即光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外,还有学生电源、导线、刻度尺等.3实验步骤(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.(2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.(3)调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.(4)安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,两者间距510 cm,这时可观察白光的干涉条纹.(5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.4.数据处理(1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹.(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹
2、记为第n条亮纹,则相邻两亮条纹间距x.(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的).(4)重复测量、计算,求出波长的平均值.5.误差分析(1)光波的波长很小,x、l的测量对波长的影响很大.(2)在测量l时,一般用毫米刻度尺;而测x时,用千分尺且采用“累积法”.(3)多次测量求平均值.6.注意事项(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器,应轻拿轻放,不要随便拆解遮光筒、测量头等元件.(2)滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘,应用擦镜纸轻轻擦去.(3)安装时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直,间距大约510cm.(4)调节的基本依据是:照在像屏上的光很弱.主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致.干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行.(5)测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.(6)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行靠近.【典例1】 (多选)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是()A.改用红色激光B.改用蓝色激
3、光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动【针对训练1】在杨氏干涉实验中,若单色光的波长5.89107m,双缝间的距离d1mm,双缝到屏的距离l2m,则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为_.【典例2】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中(实验装置如图),下列说法错误的是()A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮条纹位置时,应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C.为了减小测量误差,可用测量头测出n条亮条纹间的距离a,求出相邻两条亮条纹间距xD.将滤光片放在单缝与双缝之间不改变实验结果【针对训练2】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,选用红色滤光片和间距为0.20mm的双缝,双缝与屏的距离为600mm.某同学正确操作后,在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹.换成紫色滤光片正确操作后,使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐,在目镜中观测到的是图乙中的_(填字母),此时测量头的读数为25.70mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k5级暗条纹中心对齐,此时测量头标尺如图丙所示,其读数是_mm,紫光
4、的波长等于_nm.【典例3】 (2015全国卷)在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的相邻干涉条纹间距x1与绿光的相邻干涉条纹间距x2相比,x1_x2(填“”“”或“”).若实验中红光的波长为630nm,双缝与屏幕的距离为1.00m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm,则双缝之间的距离为_mm.【针对训练3】(多选)利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时,有下面几种说法,其中正确的是()A.实验装置中的元件分别为滤光片、单缝、双缝B.将滤光片由紫色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.测量过程中,把5个条纹间距数成6个,导致波长测量值偏小E.去掉滤光片后,干涉现象消失【典例4】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,装置如图所示.双缝间的距离d3mm.若测定红光的波长,选用红色的滤光片,实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500mm)观察第1条亮条纹的位置如图7甲所示,其读数为_mm;观察第5条亮条纹的位
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